Способ управления глубиннонасосной установкой нефтяных скважин

 

Использование: в нефтедобыче для автоматического управления работой малодебитных глубиннонасосных скважин, эксплуатирующихся в режиме периодической откачки. На устье скважины в точке подвеса колонны насосных труб устанавливают датчик А нагрузки. Определяют граничные значения веса Р колонны Б насосных труб, соответствующие максимальному Нмакс и минимальному Нмин значениям уровня жидкости в скважине, т.е. Рмакс КНМакс + С, Рмин КНМин + С. Включают насосную установку . В процессе откачки по датчику А контролируют значение Р веса колонны насосных труб в скважине и при достижении установленного значения Р, равного Рмакс, формируется сигнал на отключение насосной установки. Уровень жидкости в скважине после останова насосной установки повышается , что приводит к уменьшению веса колонны насосных труб. При достижении установленного значения Р, равного РМИН. формируется сигнал на включение насосной установки. Устройство, реализующее данный способ (фиг. 3), включает в себя датчик 1 нагрузки, блок 2 ввода уставок, блок 3 управления электроприводом, блок 4 сравнения , блок 5 памяти, блок 6 управления. Способ управления насосной установкой заключается в выполнении следующих операций: ввода значения величин Рмин. Рмакс через блок 2, сравнение уставок и текущего значения веса колонны насосных труб в блоке 4 и формировании сигнала для блока 3 управления электроприводом. 3 ил. &

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ы (21) 4701899/29 (22) 06,06.90 (46) 07.09.92. Бюл. N 33

{71) Нефтегазодобывающее управление

"Ямашнефть" Производственного объединения "Татнефть" (723 Х.Н.Мухаметшин (56) Патент США ¹ 3705532, кл. 417-12, 1975. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГЛУБИННОНАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ НЕФТЯН61Х

СКВАЖИН (57) Использование: в нефтедобыче для автоматического управления работой малодебитных глубиннонасосных скважин, эксплуатирующихся в режиме периодической откачки. На устье скважины в точке подвеса колонны насосных труб устанавливают датчик А нагрузки. Определяют граничные значения веса P колонны Б насосных труб, соответствующие максимальному НMaKc и минимальному Нми значениям уровня жидкости в скважине, т.е. Рмакс =КНмакс+ С. Рмин

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для автоматического управления работой малодебитных глубиннонасосных скважин, эксплуатирующихся в режиме периодической откачки.

Известен способ управления глубиннонасосной установкой основанный на измерении усилия в точке подвеса насосных штанг, реализованный B устройствв для автоматического управления глубиннонасосной установкой малодебитных нефтяных

„„5U„„1760166 A 1 (я) s F 04 В 47/02, Е 21 В 43/00

= =КНM<>+ С. Включают насосную установку. В процессе откачки по датчику А контролируют значение P веса колонны насосных труб в скважине и при достижении установленного значения Р, равного Рмакс, формируется сигнал на отключение насосной установки. Уровень жидкости в скважине после останова насосной установки повышается, что приводит к уменьшению веса колонны насосных труб. При достижении установленного значения Р, равного Рм н, формируется сигнал на включение насосной установки. Устройство, реализующее данный способ {фиг. 3), включает в себя датчик

1 нагрузки, блок 2 ввода уставок, блок 3 управления электроприводом, блок 4 сравнения, блок 5 памяти, блок 6 управления.

Способ управления насосной установкой заключается в выполнении следующих операций: ввода значения величин Р „,. Рм через блок 2, сравнение уставок и текущего значения веса колонны насосных труб в блоке 4 и формировании сигнала для блока 3 управления электроприводом. 3 ил. скважин(см. а.с. № 514945, кл, Е 21 В 43/00, 1976), Недостаток данного способа заключается в низкой эффективности управления глубиннонасосной установкой, Наиболее близким к предлагаемому является способ управления голубиннонасосной установкой (ГНУ), основанный на контроле эксплуатационной характеристики скважины, по которой определяют продолжительность периода откачки и

1760166 продолжительность периода накопления жидкости в скважине, соответствующие некоторой заданной точке начальной линейной части эксплуатационной характеристики (см. патент США М 3705532, кл. 417-12, 5 опубл. 1975). Задают продолжительность эталонного периода откачки, превышающего продолжительность периода откачки, определенную по эксплуатационной характеристике, на определенную величину, Сиг- 10 нал на прекращение откачки формируют, если продолжительность текущего периода превышает продолжительность эталонного периода откачки.

Недостаток данного способа заключа- 15 ется в том, что он не позволяет адаптироваться к изменениям уровня жидкости в скважине.

Цель изобретения — повышение эффективности управления глубиннонасосной.ус- 20 та нов кой.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве контролируемого параметра ис- . пользуется значение нагрузки в точке подвеса колонны насосных труб. 25

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем; что измеряют нагрузку в точке подвеса колонны насосных труб и по его значению 30 судят какие сигналы необходимо формировать. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими реше- 35 ниями в данной области техники показало, что они не основаны на измерении нагрузки в точке нодвеса насосных труб, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия". 40

На фиг, 1 показаны схемы скважин, а) оборудованных плунжерным насосом; б) оборудованных электроцентробежным насосом. Схема содержит устьевую арматуру

В, датчик А измерения нагрузки в точке под- 45 веса колонны насосных труб, колонну Б насосных труб. На схеме приняты следующие обозначения:

Н вЂ” уровень жидкости в скважине от устья,м; 50

P — вес колонны насосных труб;

F — выталкивающая сила.

На фиг. 2 — график зависимости нагрузки.в точке подвеса колонны насосных труб от уровня жидкости в скважине; на фиг. 3 — 55 блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Из физики известно, что на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной телом, и направленная вертикально вверх (Закон Архимеда), Таким образом на колонну насосных труб Б с насосом, помещенную в откачиваемую жидкость, действует выталкивающая сила F, величина которой зависит от объема вытесненной жидкости. Выталкивающая сила F облегчает колонну Б насосных труб и чем глубже погружена колонна в жидкость, тем она легче, Зависимость веса колонны труб от уровня жидкости в скважине (фиг, 2) можно выразить формулой;

Р = КН + С (1) где Р— вес колонны насосных труб, н;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, н/м;

С вЂ” свободный член уравнения, н;

Н вЂ” уровень жидкости в скважине, м. . Значения коэффициента К и свободного члена С уравнения определяются эксперементальным путем и являются для каждой скважины индивидуальными.

Способ осуществляют следующим образом.

На устье скважины в точке подвеса колонны насосных труб устанавливают датчик

1 нагрузки. Определяют граничные значения веса P колонны Б насосных труб, соот.ветствующие максимальному Нмакс и минимальному Нмин значениям уровня жидкости в скважине, т.е.

Рмзкс - КНмзкс+ С (2)

Рмин - КНмин + C (3)

Включают насосную установку, В процессе откачки по датчику А контролируют значение Р веса колонны насосных труб в скважине и при достижении установленного значения Р. pasHoro Рмакс, формируется сигнал на отключение насосной установки.

Уровень жидкости в скважине после останова насосной установки повышается, что приводит к уменьшению веса колонны насосных труб. При достижении установленного значения Р, равного Рмин, формируется сигнал на включение насосной установки.

Устройство, реализующее данный способ, включает в себя датчик 1 нагрузки, блок

2 ввода уставок, блок 3 управления электроприводом, блок 4 сравнения, блок 5 памяти, блок 6 управления.

Способ управления насосной установ- . кой заключается в выполнении следующих операций: ввода значения величины Рмин, Рмакс, через блок 2. сравнение уставок и текущего значения веса колонны насосных труб в блоке 4 и формировании сигнала для блока 3 управления электроприводом.

Пусть насос НГН-2 спущен в скважину нз насосных трубах. Оператор для данной скважины ввел значения Рмин - 104759 Н, 1760166

Рмакс - 117260 H. Введенные значения хранятся в блоке 5 памяти. Насосную установку приводят в движение. С датчика 1 нагрузки значение веса P колонны насосных труб поступает в блок 4 сравнения, где сравнивает- 5 ся с уставками.

Если P Рмшс. в блок 3 управления электроприводом поступит сигнал с блока 4 на отключение электропривода, Если же

Р < Р с, то установка будет вести откачку 10 до тех пор, пока уровень жидкости в скважине не уменьшится до такого значения, при котором Р будет равно Р»< .

После отключения глубиннонасосной установки уровень жидкости в скважине бу- 15 дет возрастать, следовательно будет возрастать выталкивающая сила, действующая на колонну насосных труб. Нагрузка в точке подвеса колонны будет уменьшаться и достигнет значения, равного Р и . С блока 4 20 сравнения поступит сигнал на включение электропривода. В дальнейшем процесс будет циклически повторяться.

Предлагаемый способ повышает эффективность управления глубиннонасосной ус- 25 тановкой эа счет более оперативной адаптации к уровню жидкости в скважине.

Экономический эффект предлагаемого способа управления заключается в более эффективной эксплуатации насосной установки.

Формула изобретения

Способ управления глубиннонасосной установкой нефтяных скважин, включающий определение граничных значений контролируемого параметра при максимальном и минимальном значениях уровня жидкости в скважине, измерение контролируемого параметра в процессе от- качки жидкости и формирование сигнала на включение и отключение насосной установки путем сравнения текущего значения измеряемого параметра с граничным, о т л ич а ю щи йс я тем,что, с целью повышения эффективности путем более оперативной его адаптации к уровню жидкости в скважине, в качестве контролируемого параметра используется значение нагрузки в точке подвеса колонны насосных труб.

1760166

Составитель Х, Мухаметшин

Техред ММоргентал Корректор Н. Гунько

Редактор

Заказ 3169 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101